路基复合面板包裹式加筋土挡墙施工技术及应用

梁颖

（西南科技大学 土木工程与建筑学院,四川 绵阳 621010）

一、引言

成昆铁路沿线地质、地形条件极其复杂，地质灾害频发。复合式面板包裹式加筋土挡土墙在对变形、耐久性、安全性要求较高的高速铁路领域具有较为明显的优势。

新型复合式面板包裹式加筋土挡土墙技术首次在成昆铁路应用,解决了在高烈度、高海拔地区加筋土挡墙修建技术难题，具备在全国铁路推广的应用价值。鉴于此，根据成昆铁路峨眉至米易段EMZQ-12 标段工程应用实例，为复合式面板包裹式加筋土挡土墙技术施工工艺提供参考。

二、新型加筋土挡墙结构型式及设计要点

（一）结构型式

新型复合面板包裹式加筋土挡墙由填土、筋材、包裹体、面板、基础等部分组成。

复合式面板由预制块和现浇混凝土复合而成。其中，每块预制板顶部预埋8 根钢筋，底部对应预留8 个插销孔。下层预制板与上层预制板通过预埋钢筋和插销孔连接。包裹式加筋体由土工格栅反包土工袋而成。复合面板与包裹式加筋体通过连接锚杆、钢筋网、预制板上的矩形钢筋环连接为整体。

如图1 所示，包裹式加筋体中预埋连接锚杆，锚杆前端弯钩露出包裹体外，包裹体外侧沿墙面挂放钢筋网。钢筋网与预制板上的矩形钢筋环、包裹体预埋钢筋锚杆前端焊接。最后，浇筑混凝土砂浆，使复合面板和包裹式加筋体接成为整体。

图1 复合面板包裹式加筋土挡墙构造图

（二）材料要求

（1）土工格栅：高密度聚乙烯（HDPE）单向拉伸塑料土工格栅，物理力学指标见表1。

表1 土工格栅物理力学指标

这种土工格栅是以特殊的高密度聚乙烯经改性加上其他功能母料为原料，经挤出、冲孔及拉伸得到的产品，具有优异的蠕变、耐老化、耐酸碱和耐微生物等性能，是理想的加筋土挡墙筋材。

（2）包裹体：砾石袋采用透水土工袋装填圆砾石，圆砾石级配良好，渗透系数不小于10-3cm·s-1。复合面板施工前，返包砾石袋作为挡墙的临时面板；复合面板完成后，砾石袋起到排水和缓冲的作用，并保护面板与钢筋之间的连接。

（3）面板：复合面板总厚度35cm，其中预制板厚15cm，现浇混凝土厚20cm。预制板标准尺寸：长200cm、宽60cm、厚15cm。预制板顶部预埋8 根Φ20 HR B400 钢筋，底部对应预留8 个插销孔，复合面板通过上层预制板底部的预留孔与下层预制板顶部的预埋钢筋和组合而成。预制板背面预埋7根矩形钢筋环，并设置粗糙浅条纹，加强复合面板与包裹式加筋体的连接。如图2 所示。

图2 预制板

（三）设计原理

普通加筋土挡土墙是筋材、填料和面板组成的一种柔性支挡结构，其依靠筋材与填料的摩擦力来平衡土体作用在面板上的土压力。普通加筋土挡土墙具有良好的变形协调能力以及地形适应能力。大型振动台模型试验结果和震后调查研究表明，在地震作用下，加筋土挡土墙整体结构不会发生较大的破坏，但变形却难以控制。

复合面板包裹式加筋土挡墙在安全性、耐久性以及变形控制方面具有明显的优势。

复合面板包裹式加筋土挡墙采用分阶段施工的方法，先进行加筋体施工，待加筋体变形观测稳定后，再进行面板施工，从而显著减小挡墙的工后变形和限制加筋体的局部变形，充分发挥刚—柔性墙面的优势。复合面板与包裹体通过预埋钢筋连接锚杆、钢筋网、现浇混凝土构成整体。预制块可以直接作为混凝土浇筑时的模具，避免支模工序，提高施工效率。预制块拼接后形成的面板可作为裸露的土工格栅的保护层。

三、施工质量控制

施工质量是影响加筋土挡墙工作性能的重要因素。实验表明：筋材的布设、填料的性质、包裹体的质量、连接件、面板对挡墙的工作性能影响显著。因此需要在施工过程进行严格的施工质量控制。

（1）土工格栅质量控制。采用120KN 高密度聚乙烯单向土工格栅，土工格栅在横断面方向应整幅铺设，每隔1.5-2m 用U 型钉固定。上下层土工袋码砌时，上下层土工格栅铺设时均错缝布置。

（2）包裹体质量控制。土工袋采用装袋机进行装袋，装袋质量控制在55Kg 每袋。土工袋缝线及封口朝向包裹体内侧，并控制封口长度，袋装砂卵石尽量均一，保证渗透系数大于10-3cm/s。码砌时，每隔10m 设置坡度尺并挂线施工。土工袋按品字型错开码放，每堆码一层，用小夯机夯实。土工袋夯实厚度控制在10cm 左右。土工袋外侧设置一层复合土工膜，以防混凝土渗透。待土工袋砌筑3 层，土工格栅反包土工袋，回折长度2m。回折后用高密度聚氯乙烯土工棒连接，连接棒长1m。土工格栅回折穿好土工棒，用拉力计拉紧，并施加不小于1000N/m 的预张力。如图3 所示，可有效减小填筑期反包体背部因碾压而产生的侧向位移。

图3 土工格栅反包土工袋

（3）填料质量控制。机械铺摊时，摊土机摊铺面板的距离不小于1m。并设不小于4%的横坡。距面板1m 的部分严禁大型机械行走，采用人工铺摊。每填筑一层填料，经过整平后及时进行碾压。碾压完成并检测合格后，再进行下一道工序。

（4）预埋连接钢筋质量控制。预埋镀锌钢筋前端伸出加筋体外，外露长度保持一致，钢筋末端焊接水平向的镀锌角钢，起到连接面板与加筋体的作用。预埋钢筋与角钢采用双面焊接连接并用土工布包裹，防止镀锌层破坏。

（5）面板施工质量控制。预制板既作为面板的组成部分，又兼作现浇混凝土的模板。预制板规格尺寸、预留孔洞、预留件、主筋保护层厚度等应满足精度要求，不应有质量、外观等缺陷。安装预制板时使用吊机配合人工逐层安装，在安装好的预埋面板上表面粘贴5cm 海绵条，防止预制板缝隙漏浆。每安装 2 层预制板，用混凝土泵车向预制板与包裹体之间的预留空隙浇筑C35 混凝土，用振捣棒振捣密实并及时养护。

四、与传统重力式挡土墙对比分析

（1）节约用地。加筋土挡土墙充分利用材料性能，以及土与拉筋的共同作用，因而使挡土墙结构形式式轻型化，其混凝土体积相当于重力式挡土墙的3%～5%。与普通的边坡路基相比，6m 高的加筋土挡墙每公里可以节省占地18000m³，节约土石方填筑量60000m³。

（2）造型美观。加筋土挡墙的面板类型可根据需要，拼装完成后造型美观，适合于城市道路的支挡工程。

（3）工程造价低。加筋土挡土墙面板薄，基础尺寸小。构件预制化、工厂化生产，不仅保证质量，而且降低了原材料消耗。当挡土墙高度超过5m 时，较重力式挡土墙可降低造价20%～60%，且挡土墙高度越高经济效益越佳。6m 高的加筋土挡土墙较常规的重力式挡土墙，可节省造价40%～50%。

（4）抗震性能好。加筋土挡土墙复合结构具有较好的整体性，因此在地震波作用下，较其他类型的挡土结构具有较强的稳定性，抗震性能良好。

（5）可在软地基上应用。在软地基上，基于填土与拉筋之间的摩擦力、加筋体锚固区的嵌锁与咬合作用，可结合传统方法提高地基的承载力和刚度。

五、工程应用

成昆铁路峨眉至米易段EMZQ-12 标段新型加筋土挡墙工程位于四川省西昌市境内，线路里程范围DK443+744.65-DK444+01

4.56,全长269.1m，全段挡墙高度6.5m,坡率 1:0.05。工程地处安宁河谷平原地震带，地势平坦，降水充沛，地震动峰值加速度0.3g，地基表层分布2.0～3.5m 软土，基底 2m 换填圆砾石。

本工点共采用了四结构形式的加筋土挡墙，其中DK443+894.56-DK444+014.56 段“左右侧”均设复合式整体刚性面板包裹式加筋土挡土墙，长120m。挡墙施工完成后，发生了两次地震。

六、结语

通过对复合面板包裹式加筋土挡墙的结构形式、设计原理、施工技术、质量控制等多方面综合分析，得到以下认识：

复合面板包裹式加筋土挡墙结构型式简单，施工操作方便，主要包括复合面板、预埋钢筋件、钢筋网、和墙后包裹体，各部件连接紧密，构成整体，可有效抵抗墙后土体压力。

复合面板整体刚度大，有利于控制路基的工后变形和加筋体的局部变形。土工格栅采用反包式铺设，回折后用高密度聚氯乙烯土工棒连接并用U 型钉固定，有效减小填筑期返包体背部因碾压而产生的侧向位移。

土工格栅的变形主要在施工期间，采用分阶段施工的方法，待加筋体变形稳定后，再进行面板施工，有利于减小面板和加筋体之间的不均匀沉降而造成的墙面局部破坏，充分发挥了刚—柔性墙面的优势。

施工过程中，筋材的布设、填料的性质、包裹体的质量、连接件、面板对挡墙的工作性能影响显著。应该注意施工工艺细节、严格把关质量控制，在建设过程中不断总结和积累经验。